计算机网络操作系统课件(张浩军版)

计算机网络与操作系统欢迎来到计算机网络与操作系统课程。本课程将深入探讨网络通信和系统管理的核心概念。让我们一起揭开计算机世界的神秘面纱。课程主要内容1计算机网络基础探索网络通信的基本原理和架构。2网络协议与层次深入了解OSI和TCP/IP模型的各个层次。3操作系统概念学习操作系统的核心功能和管理机制。4系统资源管理掌握进程、内存和文件系统的管理技术。计算机网络基础网络定义计算机网络是互联的计算设备系统，通过通信链路交换数据。它实现资源共享和协同工作。网络目标提高数据通信效率，实现远程资源访问，增强系统可靠性和负载均衡能力。网络的分类和拓扑结构按覆盖范围分类局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）常见拓扑结构总线型、星型、环型、树型、网状按规模分类小型网络、中型网络、大型网络、超大型网络OSI参考模型与TCP/IP参考模型1应用层为应用程序提供网络服务2表示层与会话层数据格式转换和会话控制（仅OSI模型）3传输层端到端的可靠数据传输4网络层路由选择和寻址5数据链路层相邻节点间的数据传输6物理层比特流的传输物理层功能定义物理连接的电气和机械特性，传输比特流。传输介质双绞线、同轴电缆、光纤、无线电波等。编码与调制将数字信号转换为模拟信号，适应传输介质特性。数据链路层帧定界确定数据帧的起始和结束地址识别识别源和目的地的物理地址差错控制检测和纠正传输错误流量控制调节发送速率，防止接收方缓冲区溢出网络层1路由选择决定数据包的最佳路径2逻辑寻址分配和管理IP地址3分组转发根据路由表转发数据包4拥塞控制管理网络流量，避免拥塞传输层TCP（传输控制协议）面向连接的可靠传输流量控制和拥塞控制数据分段和重组UDP（用户数据报协议）无连接的不可靠传输低开销，高效率适用于实时应用应用层电子邮件SMTP、POP3、IMAP协议万维网HTTP、HTTPS协议文件传输FTP、SFTP协议即时通信XMPP、SIP协议局域网特点覆盖范围小，传输速率高，延迟低，通常由单一组织拥有。技术以太网（IEEE802.3）是最常用的局域网技术。设备交换机、路由器、网桥等用于构建局域网。应用办公网络、校园网、家庭网络等。广域网1覆盖范围广跨越城市、国家甚至洲际2复杂拓扑多种网络技术和协议集成3低速高延迟相比局域网传输速率较低4运营商管理通常由电信运营商提供服务Internet定义全球最大的互联网络系统，连接世界各地的计算机网络。核心技术基于TCP/IP协议栈，使用分组交换和路由技术。服务提供WWW、电子邮件、文件传输、即时通信等多种服务。发展趋势物联网、5G、云计算等新技术不断融入Internet。子网划分与路由寻址子网划分将大型网络分割成多个较小的网络，提高网络效率和安全性。使用子网掩码来定义子网边界。路由寻址路由器根据IP地址和路由表决定数据包的转发路径。包括静态路由和动态路由两种方式。网络设备路由器在网络层工作，连接不同网络并选择最佳路径交换机在数据链路层工作，提供高效的局域网内部通信防火墙过滤网络流量，保护内部网络免受外部威胁调制解调器将数字信号转换为模拟信号，实现远程通信路由协议1RIP基于跳数的距离矢量协议，适用于小型网络2OSPF链路状态协议，适用于大型网络，收敛速度快3BGP自治系统间路由协议，用于Internet骨干网络4EIGRP思科专有协议，结合距离矢量和链路状态特性应用层协议常见应用层协议包括HTTP（网页访问）、FTP（文件传输）、SMTP（邮件发送）、DNS（域名解析）和DHCP（动态主机配置）等。网络安全加密技术使用SSL/TLS等协议保护数据传输安全。身份认证验证用户身份，防止未授权访问。入侵检测监控网络流量，识别可疑活动。访问控制限制用户对网络资源的访问权限。操作系统概述定义操作系统是管理计算机硬件与软件资源的系统软件。它为用户程序提供服务，实现人机交互。类型单用户操作系统多用户操作系统实时操作系统分布式操作系统操作系统的功能和特点处理机管理调度和分配CPU资源存储器管理分配和回收内存空间文件管理组织和维护文件系统设备管理控制和协调I/O设备进程管理1进程创建分配资源，初始化进程控制块2进程调度决定哪个进程获得CPU执行权3进程同步协调多个进程的执行顺序4进程通信实现进程间的数据交换5进程终止释放资源，清理进程控制块进程同步与互斥临界区访问共享资源的代码段，需要互斥访问。信号量用于协调进程行为的整型变量。管程将共享变量和对其操作封装在一起的程序结构。条件变量允许进程等待某个条件变为真。死锁死锁条件互斥条件请求与保持条件不剥夺条件循环等待条件处理策略预防死锁避免死锁检测死锁解除死锁内存管理1地址转换逻辑地址到物理地址的映射2内存分配为进程分配内存空间3内存保护防止进程访问未授权的内存区域4内存共享多个进程共享同一内存区域虚拟内存页面置换选择要换出的页面页表管理维护页面映射关系缺页处理处理页面不在内存的情况写回策略决定何时将修改的页面写回磁盘文件管理文件组织管理文件的逻辑结构和物理存储文件访问控制文件的读写和执行权限空间分配管理磁盘空间的分配和回收目录管理维护文件系统的层次结构输入输出管理设备驱动程序提供标准接口，隐藏设备硬件细节。缓冲管理协调CPU和I/O